• Python __slots__:限制类实例动态添加属性和方法

    通过学习《Python类变量和实例变量》一节,了解了如何动态的为单个实例对象添加属性,甚至如果必要的话,还可以为所有的类实例对象统一添加属性(通过给类添加属性)。

    那么,Python 是否也允许动态地为类或实例对象添加方法呢?答案是肯定的。我们知道,类方法又可细分为实例方法、静态方法和类方法,Python 语言允许为类动态地添加这 3 种方法;但对于实例对象,则只允许动态地添加实例方法,不能添加类方法和静态方法。

    为单个实例对象添加方法,不会影响该类的其它实例对象;而如果为类动态地添加方法,则所有的实例对象都可以使用。

    举个例子:

    class CLanguage:
        pass
    #下面定义了一个实例方法
    def info(self):
        print("正在调用实例方法")
    #下面定义了一个类方法
    @classmethod
    def info2(cls):
        print("正在调用类方法")
    #下面定义个静态方法
    @staticmethod
    def info3():
        print("正在调用静态方法")
    
    #类可以动态添加以上 3 种方法,会影响所有实例对象
    CLanguage.info = info
    CLanguage.info2 = info2
    CLanguage.info3 = info3
    
    clang = CLanguage()
    #如今,clang 具有以上 3 种方法
    clang.info()
    clang.info2()
    clang.info3()
    
    #类实例对象只能动态添加实例方法,不会影响其它实例对象
    clang1 = CLanguage()
    clang1.info = info
    #必须手动为 self 传值
    clang1.info(clang1)

    程序输出结果为:

    正在调用实例方法
    正在调用类方法
    正在调用静态方法
    正在调用实例方法

    显然,动态给类或者实例对象添加属性或方法,是非常灵活的。但与此同时,如果胡乱地使用,也会给程序带来一定的隐患,即程序中已经定义好的类,如果不做任何限制,是可以做动态的修改的。

    庆幸的是,Python 提供了 __slots__ 属性,通过它可以避免用户频繁的给实例对象动态地添加属性或方法。

    再次声明,__slots__ 只能限制为实例对象动态添加属性和方法,而无法限制动态地为类添加属性和方法。

    __slots__ 属性值其实就是一个元组,只有其中指定的元素,才可以作为动态添加的属性或者方法的名称。举个例子:

    class CLanguage:
        __slots__ = ('name','add','info')

    可以看到, CLanguage 类中指定了 __slots__ 属性,这意味着,该类的实例对象仅限于动态添加 name、add、info 这 3 个属性以及 name()、add() 和 info() 这 3 个方法。

    注意,对于动态添加的方法,__slots__ 限制的是其方法名,并不限制参数的个数。

    比如,在 CLanguage 类的基础上,添加如下代码并运行:

    def info(self,name):
        print("正在调用实例方法",self.name)
    clang = CLanguage()
    clang.name = "C"
    #为 clang 对象动态添加 info 实例方法
    clang.info = info
    clang.info(clang,"Python教程")

    程序运行结果为:

    正在调用实例方法 C

    还是在 CLanguage 类的基础上,添加如下代码并运行:

    def info(self,name):
        print("正在调用实例方法",self.name)
    clang = CLanguage()
    clang.name = "C"
    clang.say = info
    clang.say(clang,"Python教程")

    运行程序,显示如下信息:

    Traceback (most recent call last):
      File "D:\python3.6\1.py", line 9, in <module>
        clang.say = info
    AttributeError: 'CLanguage' object has no attribute 'say'

    显然,根据 __slots__ 属性的设置,CLanguage 类的实例对象是不能动态添加以 say 为名称的方法的。

    另外本节前面提到,__slots__ 属性限制的对象是类的实例对象,而不是类,因此下面的代码是合法的:

    def info(self):
        print("正在调用实例方法")
    
    CLanguage.say = info
    clang = CLanguage()
    clang.say()

    程序运行结果为:

    正在调用实例方法

    当然,还可以为类动态添加类方法和静态方法,这里不再给出具体实例,读者可自行编写代码尝试。

    此外,__slots__ 属性对由该类派生出来的子类,也是不起作用的。例如如下代码:

    class CLanguage:
        __slots__ = ('name','add','info')
    #Clanguage 的空子类
    class CLangs(CLanguage):
        pass
    #定义的实例方法
    def info(self):
        print("正在调用实例方法")
    clang = CLangs()
    #为子类对象动态添加 say() 方法
    clang.say = info
    clang.say(clang)

    运行结果为:

    正在调用实例方法

    显然,__slots__ 属性只对当前所在的类起限制作用。

    因此,如果子类也要限制外界为其实例对象动态地添加属性和方法,必须在子类中设置 __slots__ 属性。

    注意,如果为子类也设置有 __slots__ 属性,那么子类实例对象允许动态添加的属性和方法,是子类中 __slots__ 属性和父类 __slots__ 属性的和。

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